ANALISA BUCKLING PADA ROD BUCKET DI SISTEM HIDROLIK

SPIDER EXCAVATOR KAISER S2 4X4 CROSS

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Disusun oleh :

WAHID ZAINURI

D 200 130 115

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

i

ii

iii

1

ANALISA BUCKLING PADA ROD BUCKET DI SISTEM HIDROLIK

SPIDER EXCAVATOR KAISER S2 4X4 CROSS

Abstrak

Sistem hidrolik merupakan proses mengalirnya oli hidrolik dari

tangki melewati filter hidrolik terlebih dahulu, yang kemudian akan

mengalirkan keseluruh sistem hidrolik yang ada seperti controll valve ,

silinder actuator, dan sebagainya. Analisa ini dilakukan untuk mengetahui

penyebab terjadinya buckling maupun defleksi yang terjadi pada rod pada

cylinder Bucket sebelum hour meter mencapai batas waktu service unit pada

komponen sistem hidrolik, faktor penyebab serta langkah perbaikan,

menentukan kerugian gaya setelah terjadi kerusakan dan menentukan besar

kerugian aliran. Selanjutnya proses pemeriksaan dilakukan secara visual

terhadap rod dan diperoleh cacat fisik berupa goresan dan tekukan

kemungkinan terbesar terjadi akibat kotoran yang masuk dalam sirkulasi oli

hidrolik serta terjadi benturan pada dinding rod . Untuk silinder hidrolik

Kaiser S2 4x4 Cross dengan diameter piston 8 cm, diameter rod 4,6 cm,dan

panjang rod 65 cm didapatkan hasil bahwa kerugian gaya setelah terjadi

kerusakan pada silinder bucket sebesar 1029,26 kgf atau sebesar 20%

dengan kerugian debit aliran sebesar = 0,1441 liter/s atau sebesar 28.3%.

Kata Kunci : Sistem hidrolik, Silinder hidrolik, Rod Cylinder Bucket

Abstract

Hydraulic system is the process of hydraulic oil flow from the tank

through the hydraulic filter first, which will then flow through the existing

hydraulic system such as controll valve, actuator cylinder, and so on. This

analysis is conducted to determine the cause of buckling or deflection that

occurs on the rod on the Bucket cylinder before the hour meter reaches the

service unit deadline on the hydraulic system components, the causal factors

and corrective steps, determines the force losses after damage and

determines the flow loss. Furthermore, the examination process is done

visually to the rod and obtained physical defects in the form of scratches and

bending most likely due to dirt entering the hydraulic oil circulation and

impact on the rod wall. For Kaiser S2 4x4 Cross hydraulic cylinder with 8 cm

piston diameter, 4,6 cm rod diameter and 65 cm rod length, it is found that

the force loss after damage to bucket cylinder is 1029,26 kgf or 20% with

flow rate loss of 0,1441 liter / s or equal to 28.3%.

Keywords: Hydraulic System, Hydraulic Cylinder, Rod Cylinder Bucket

2

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring berkembangnya zaman kebutuhan alat–alat besar yang sangat

mendukung pembangunan di Indonesia sebagai negara berkembang

merupakan termasuk dalam kebutuhan utama. Hal ini dikarenakan negara

Indonesia merupakan negara kepulauan dengan beragam kekayaan alam

didalamnya yang harus di manfaatkan demi memajukan negara Indonesia

yang tidak mungkin dilakukan tanpa alat–alat besar. Kegiatan

pembangunan yang memerlukan alat–alat besar antara lain membuka

lahan baru,mengangkut material ( batu, tanah , kayu ) dan bahkan

menggali. Kegiatan–kegiatan tersebut dapat dilakukan tanpa bantuan

alat–alat , tetapi membutuhkan waktu sangat lama jika dibandingkan

dengan menggunakan bantuan alat–alat besar.

Spider Excavator sabagai salah satu dari banyaknya alat–alat

besar yang digunakan berfungsi sebagai alat yang dapat melakukan

kegiatan antara lain seperti menggali, meratakan tebing, mengangkat

barang, dan lainnya,dan dapat beroperasi di medan yang sangat sempit

karena kaki-kaki yang dapat di gerakkan menyempit dan melebar, bucket

dapat diganti sesuai kebutuhan. Excavator itu sendiri terdiri dari

beberapa komponen utama seperti engine, pump, controll valve, final

drive, swing, center joint, boom, arm dan bucket. Dari beberapa

komponen tersebut yang sering mengalami kerusakan dibanding

komponen lain yaitu cylinder bucket.

Berdasarkan hal tersebut penulis berinisiatif dalam tugas akhir ini

akan menganalisa buckling pada cylinder bucket spider excavator S2 4x4

cross. sehingga menambah pengetahuan tentang peranan cylinder bucket

dan kerusakan yang menyebabkan buckling pada cylinder bucket dapat

diminimalkan.

1.2. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penulisan dari penulisan tugas akhir ini adalah :

a. Tujuan Umum

- Sebagai syarat untuk menyelesaikan S1 Fakultas Teknik Jurusan

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

- Untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diterima dibangku

kuliah dengan dilapangan.

- Untuk lebih mendalami pengetahuan tentang analisa Buckling pada

cylinder rod bucket spider excavator kaiser S2 4x4 cross.

3

b. Tujuan khusus

- Untuk mengetahui berapa besar kerugian gaya akibat terjadi

kerusakan pada silinder hidrolik

- Untuk mengetahui penyebab buckling yang terjadi pada cylinder

bucket spider excavator kaiser S2 4x4 cross.

1.3. Batasan Masalah

Masalah dalam analisa kerusakan silinder hidraulik ini cukup

banyak, sehingga masalah yang akan dibahas yaitu :

1. Mengetahui prinsip-prinsip kerja hidrolik.

2. Menganalisa secara teoritis terjadinya buckling pada cylinder rod

bucket..

3. Menganalisa mengenai kerugian gaya akibat kerusakan.

4. Tidak menganalisa pada komponen material silinder bucket.

1.4. LANDASAN TEORI

1.4.1 Sistem Hidrolik

Sistem Hidrolik adalah suatu sistem/ peralatan yang

bekerja berdasarkan sifat dan potensi / kemampuan yang ada pada

zat cair ( liquid ). Berdasarkan kata Hidrolik berasal dari bahasa

Yunani yakni “hydro” = air, dan “aulos” = pipa. Jadi hidrolik

dapat diartikan suatu alat yang bekerjanya berdasarkan air dalam

pipa. Namun, pada masa sekarang ini sistem hidrolik kebanyakan

menggunakan air atau campuran oli dan air (water emulsian) atau

oli saja. Sistem Hidrolik adalah teknologi yang memanfaatkan zat

cair, biasanya oli, untuk melakukan suatu gerakan segaris atau

putaran

Sistem ini bekerja berdasarkan HUKUM PASCAL "Jika

suatu zat cair dikenakan tekanan, maka tekanan itu akan

merambat kesegala arah dengan tidak bertambah atau berkurang

kekuatannya".

4

Hukum pascal dapat diterangkan berdasarkan cara kerja

penekanan hidrolik, seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar : 1 Tekanan Pada Sistem Hidrolik

Keterangan :

F1 = Gaya pada piston 1

F2 = Gaya pada piston 2

S1 = Jarak pindahan piston 1

S2 = Jarak pindahan piston 2

A1 = Luas penampang piston 1

A2 = Luas penampang piston 2

P = Tekanan

Prinsip kerja sistem hidrolik pada silinder bucket

Gambar : 2 Rangkaian Sistem Hidrolik

5

Pada saat engine/motor di start, putaran dari output shaft

yang terhubung langsung antara engine dengan pompa akan

memutar pompa hidrolik, oli hidrolik yang mengalir dari tangki

akan melewati filter hidrolik terlebih dahulu, yang kemudian akan

mengalirkan keseluruh sistem hidrolik yang ada. Seperti controll

valve, motor swing, motor travel, silinder actuator, dan

sebagainya. Besar tekanan akan diatur oleh reliev valve. Untuk

menggerakan atau mengoperasikan keseluruh system sesuai yang

diinginkan oleh operator pengendalinya adalah pilot handle yang

terdapat atau terletak pada kanan dan kiri tempat duduk operator.

1.4.2 Kapasitas aliran

Kapasitas aliran (flow rate) fluida yang mengalir melalui

silinder hidrolik adalah konstan. Bila debit tepat sama, dan jika

penampang pipa “A” berubah kecepatan arus “V” dari aliran pun

harus berubah.

Gambar 3 Persamaan Kontinuitas Pada Pipa

Persamaan kontinuitas :

Q = A1.V1=A2.V2=A3.V3

dimana :

Q = Debita aliran (liter/menit)

A = Luas penampang (m2)

V = Kecepatan (m/min)

1.4.3 Buckling Stress (Tegangan Tekuk)

Buckling merupakan suatu proses dimana suatu struktur

tidak mampu mempertahankan bentuk aslinya, sedemikian rupa

6

berubah bentuk dalam rangka menemukan keseimbangan baru.

Konsekuensi buckling pada dasarnya adalah masalah geometrik

dasar, dimana terjadi lendutan besar sehingga akan mengubah

bentuk struktur. Fenomena tekuk atau buckling dapat terjadi pada

sebuah kolom, lateral buckling balok, pelat dan cangkang (shell).

Gambar 4 Fenomena Buckling

Hal-hal yang mempengaruhi terjadinya buckling yaitu :

1. Kekakuan batang

Semakin kaku suatu batang maka lendutan batang yang

akan terjadi pada batang akan semakin kecil

2. Besar kecilnya gaya yang diberikan

Besar-kecilnya gaya yang diberikan pada batang

berbanding lurus dengan besarnya defleksi yang terjadi. Dengan

kata lain semakin besar beban yang dialami batang maka

defleksi yang terjadi pun semakin kecil.

3. Jenis tumpuan yang diberikan

Jumlah reaksi dan arah pada tiap jenis tumpuan berbeda-

beda. Jika karena itu besarnya defleksi pada penggunaan

tumpuan yang berbeda-beda tidaklah sama. Semakin banyak

reaksi dari tumpuan yang melawan gaya dari beban maka

defleksi yang terjadi pada tumpuan rol lebih besar dari tumpuan

7

pin (pasak) dan defleksi yang terjadi pada tumpuan pin lebih

besar dari tumpuan jepit.

Macam-macam tumpuan, antara lain

a) Engsel

Engsel merupakan tumpuan yang dapat menerima gaya

reaksi vertikal dan gaya reaksi horizontal. Tumpuan yang

berpasak ini mampu melawan gaya yang bekerja dalam setiap

arah dari bidang.

Gambar 5 Tumpuan Engsel

b) Rol

Rol merupakan tumpuan yang hanya dapat menerima

gaya reaksi vertikal. Jenis tumpuan ini mampu melawan gaya-

gaya dalam suatu garis aksi yang spesifik.

Gambar 6 Tumpuan Rol

c) Jepit

Jepit merupakan tumpuan yang dapat menerima gaya

reaksi vertikal, gaya reaksi horizontal dan momen akibat jepitan

dua penampang. Tumpuan jepit ini mampu melawan gaya

dalam setiap arah dan juga mampu melawan suatu kopel atau

momen.

Gambar 7 Tumpuan Jepit

8

1.4.4 Tegangan Tekuk Euler

Untuk beban tekuk kritis dapat dihitung menggunakan

rumus Euler:

Pcr = 𝜋2.𝐸.𝐼

𝐿2

dimana:

E = Modulus elastisitas bahan

I = Minimum momen inersia

L = panjang Didukung kolom (lihat gambar di bawah)

Perhatikan bahwa terlepas dari kondisi akhir, beban kritis

tidak tergantung pada kekuatan materi, melainkan kekakuan

lentur, Ketahanan tekuk dapat ditingkatkan dengan meningkatkan

momen inersia. Ideal pinned, ia mempertahankan bentuknya

dibelokkan setelah penerapan beban kritis.

Dalam sebagian besar aplikasi, beban kritis biasanya

dianggap sebagai beban maksimum yang berkelanjutan dengan

kolom. Secara teoritis, setiap modus buckling adalah mungkin,

tetapi kolom biasanya akan membelokkan ke mode pertama.

Kolom A akan tertekuk sewaktu P beban mencapai tingkat kritis,

disebut beban kritis, P cr.

Gambar 8 Ideal Pinned (Pinned–Pinned)

9

2. METODOLOGI PENELITIAN

2.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram alir

Gambar 9 Diagram alir

2.2 Tempat Dan Waktu Pelaksanaan

Metode pengumpulan data yang dipakai dalam penelitian ini

adalah studi literatur dan metode observasi di PT. ALTRAK 1978

yaitu salah satu perusahaan yang bergerak di bidang distributor unit

alat-alat berat, seperti Tractor, Genset, Excavator, wheel Loader,

mobile crane, Backhoe Loader , dan lain-lain.

10

2.3 Bahan Dan Alat Penelitian

a) Spider Exacavator Kaiser S2 4x4 Cross

Gambar 10 Spider Exacavator Kaiser S2 4x4 Cross

Digunkan sebagai bahan utama karena penulis menganalisa

mengenai buckling pada rod silinder hidrolik pada unit ini.

a) Pressure gauge

Gambar 11 pressure gauge

Digunakan untuk mengetahui pressure charging pump,

b) stopwatch

Gambar 12 stopwatch

11

Digunakan untuk mengetahui waktu pada saat operating

speeds.

c) Special Service tool

Special Service tool adalah alat service spesial yang

digunakan untuk produk-produk tertentu.misalkan produk

caterpillar, Komatsu, Hitachi, dan Jhon deree, nissan, merci,

dan lain-lain.

d) Manual book

Manual book merupakan buku panduan dalam perawatan

dan perbaikan unit.

e) Hand tools

Peralatan umum yang digunakan. Seperti kunci shock, ring,

pas ring, obeng, dan lain-lain.

f) Compressor

Digunakan untuk cleaning komponen serta untuk

penggunaan spesial service tool.

2.4 Pemeriksaan Sistem Hidrolik

1. Performance Test

Performance test dilakukan untuk mengetahui kerusakan

yang terjadi pada charging pump, dimana kerja main pump dibagi

menjadi dua yaitu :

Tabel 1 kombinasi kerja Hidrostatic

Pump Function

Charging pump Cylinder actuator

Front R.H. Travel motor

Rear Pump L.H. Travel motor

a. Operating Speed Test

Operating speed test ini dilakukan untuk

mengetahui kecepatan cylinder hidraulik dalam melakukan

kerja, dengan cara manaikkan dan menurunkan cylinder

12

bucket pada keadaan unit tidak ada pembebanan dan

operasikan putaran pada 2000 rpm

Gambar 13 Operasi Kerja Cylinder

b. Pressure Test

Pressure test ini dilakukan untuk mengetahui

tekanan output charging pump yang akan di suplai ke

control valve untuk menggerakkan cylinder hidrolik. Hal ini

dilakukan dengan unit pada putaran 2000 rpm dan dengan

menggerakkan cylinder bucket keatas dan kebawah.

2.5 Prosedur Pemeriksaan

Pemeriksaaan sebelum pembongkaran cylinder bucket kita

harus mengetahui kerusakan-kerusakan yang terjadi pada cylinder

yang mengharuskan pembongkaran dan perbaikan cylinder bucket.

1. Kerusakan sebelum pengecekan dilakukan (trouble shoting)

Tekanan pressure cylinder bucket melemah

Terjadi kebocoran didalam silinder

Oli keluar dari celah-celah cylinder bucket

Susah untuk mengoprasikan cylinder bucket

2. Hal yang dilakukan sebelum pengecekan

Cek pressure pada pompa dan control valve,

Cek komponen control valve

13

Pemeriksaan dan pembongkaran cylinder bucket

2.6 Pembongkaran Silinder Bucket

A. Langkah-langkah pembongkaran

1. Sebelum pembongkaran terlebih dahulu siapkan peralatan

keselamatan kesehatan kerja dan peralatan yang diperlukan

untuk pembongkaran.

2. Melepas pin pengunci silinder dari lengan Arm dan bucket

3. Memasukkan piston rod kedalam silinder supaya oli di dalam

silinder habis.

4. Melepas hose dari silinder

5. Melepas tutup silinder hidrolik

6. Melepas rod dari silinder barel

7. Melepas piston dari rod

2.7 Penelitian Kebocoran

Adapun penelitian yang dilakukan penulis untuk menganalisa

penyebab kerusakan sampai terjadinya kerusakan pada bagian dari

cylinder bucket seperti dibawah ini:

1. Cylinder Rod

Gejala kerusakan yang sering terjadi pada cylinder Rod :

a. Kerusakan yang sering terjadi pada cylinder rod adalah

tergoresnya atau terkikisnya batang dalam skala besar atau

kecil. Hal ini dapat disebabkan oleh kotoran-kotoran yang

masuk dan menyebabkan terkikisnya batang piston ke gland

cover. Ketika rod melakukan gerakan maju mundur pada saat

operasi kotoran dapat menempel pada as dan masuk ke dalam

tabung. Hal ini juga dipengaruhi oleh Dust Seal (Seal Debu)

yang tidak baik lagi atau sudah rusak.

b. Kemungkinan kerusakan yang kedua adalah batang rod

bengkok dan bisa sampai mengakibatkan batang patah.

Bengkoknya as piston ini disebabkan oleh pembebanan yang

berlebihan ketika excavator sedang beroperasi. Operator

14

terkadang kurang memperhatikan dan tidak hati-hati

menggunakan cylinder bucket. Mengangkat beban yang

berlebihan dapat mengakibatkan rod menjadi bengkok.

2 . Sistem Seal

Gejala kerusakan terjadi pada Seal Gland Cover :

Kerusakan yang umum terjadi adalah seal-seal yang

digunakan pada piston sudah habis. Hal ini ditandai dengan

menipisnya lapisan seal-seal tersebut. Seal yang sudah rusak

dapat dilihat dari bentuknya yang tidak simetris lagi. Jika seal-

seal yang sudah rusak atau habis dipaksakan untuk dipakai

maka akan mengakibatkan kerusakan-kerusakan pada dinding

silinder hidrolik dan piston dan sampai ke batang piston.

3. Piston

Gejala kerusakan yang sering terjadi pada Piston silinder :

Umumnya kerusakan yang terjadi pada piston hidrolik

yaitu terletak pada pinggiran/tepi piston tergores. Kerusakan

yang sering terjadi juga yaitu berupa benjolan pada piston

yang mengakibatkan piston menjadi baling. Hal ini bisa terjadi

karena seal yang terpasang pada piston mengalami

gangguan/kerusakan,apabila seal pada piston mengalami

kerusakan sedikit pun otomatis pergerakan piston akan

terganggu yaitu mengakibatkan piston langsung bergesekan

dengan dinding silinder hidrolik sehingga membuat piston

mengalami kerusakan.

4 Head Cylinder

Gejala kerusakan yang sering terjadi pada Head Cylinder:

a. Head cylinder mengalami keretakan pada bagian dalam atau

luar. Hal ini dapat terjadi karena benturan benda keras yang

mengenai Head Cylinder pada saat beroperasi.

15

b. Kerusakan yang umum terjadi yaitu terjadinya goresan atau

terkikisnya dinding head cylinder bagian dalam. Dalam hal

ini goresan diakibatkan oleh masuknya kotoran dari luar.

c. Head cylinder mengalami kebalingan. Hal ini cukup

menggangu kinerja dari bucket cylinder hydraulic. Head

cylinder yang baling dapat membuat kebocoran pada tabung.

2.8 Langakah-langkah penelitian

Agar penelitian ini berjalan lebih terarah dan mendapatkan

hasil yang lebih baik dan benar, maka langkah-langkah yang

dilakukan dari awal hingga akhir adalah :

1. Mencari perhitungan tekanan yang diperlukan didalam silinder

2. Mencari perhitungan kehilangan tekanan pada pipa masuk pompa

(suction line) dan pipa keluar pompa (discharge line.

3. Pemilihan fluida hidrolik “ Viscositas” ,

4. Melakukan penelitian terhadap engine, dimana engine tersebut

adalah komponen utama yang menggerakkan komponen seperti

pompa dan lainnya.

5. Melakukan penelitian terhadap pompa, dimana pompa tersebut

yang merubah energi mekanik menjadi energi hidrolik.

6. Melakukan penelitian terhadap control valve.

7. Melakukan penelitian terhadap silinder hidrolik.

3. DATA TEKNIS DAN ANALISA PERHITUNGAN

Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data hasil analisa

peneliti yang didapatkan dilapangan pada alat spider excavator kaiser S2

4x4 cross di PT. ALTRAK 1978.

3.1 Spesifikasi Dari Cylinder Bucket

- Panjang rod silinder 65 cm

- Tekanan output pompa 1500

- Diameter piston 8 cm

- Diameter rod 4,6 cm

- Temperatur oli 55 ± 60o C

16

- Panjang hose L/H 160 cm

- Diameter hose open 3 cm

- Diameter hose close 3,2 cm

- Bahan rod bucket Baja S45C

- Kecepatan penekan silinder bucket :

Posisi membuka 4,3 (detik)

Posisi menutup 2,5 (detik)

3.2 Hasil Performance Test

Tabel 2 Hasil performance test cylinder hydraulic

No Pengujian Komponen

diuji

Standard

Test

Actual

Checking

1 Operating speed Cylinder

Bucket

4,3Second 6 second

2

3

Pressure

Pressure

Cylinder

Bucket

Charging

Pump

15 Mpa

30,9 Mpa

12 Mpa

30,9 Mpa

3.3 Hasil analisa visual kerusakan piston rod cylinder hidrolik

1. Control Valve

Gambar 14 Control Valve

Karena pada charging pump tidak mengalami penurunan

tekanan maka langkah pertama mengechek pada control valve

17

apakah katup-katup pada control valve tersumbat kotoran yang

terbawa dari sirkulasi oli hidrolik.

2. Hose hidrolik

Setelah dilakukan pemeriksaan secara visual pada seluruh hose

hidrolik pada sistem hidrolik yang menghubungkan control valve

dengan oil filter apakah ada kerusakan pada hose yang bisa

menyebabkan hose hidrolik bocor.

Gambar 15 Hasil pemeriksaan hose hidraulic

3. Seal kit

Dari pemeriksaan pada cylinder hidrolik didapatkan beberapa

hasil antara lain kebocoran pada oli hidrolik yang terjadi pada

piston rod silinder dikarenakan seal kit pada cylinder hydraulic

mengalami kerusakan karena faktor umur seal kit sendiri.

Gambar 16 Seal kit cylinder hydraulic

4. Cylinder Rod

Bada bagian ini lah menjadi pokok permasalahan dimana

secara visual dapat dilihat cacat yang terbentuk pada bagian

cylinder rod apakah terjadi goresan atau mungkin melengkung

18

Gambar 17 Cyilinder rod

3.4 Proses Sweeping

Proses sweeping adalah proses yang dilakukan dengan melihat

seluruh komponen yang mengalami kerusakan dan melakukan

rekomendasi untuk melakukan pergantian part dengan cara mendata

komponen yang rusak serta menulis serial number sesuai dengan

part book untuk

Tabel 3 Part request untuk sistem hidrolik kaiser S2 4x4 cross

No Part Name Serial Number

1 Silinder Hydraulik EC290

2 Seal kit 1-61280-1321

3 Hose hidrolik 0-2100-01070

3.5 Penyebab Kerusakan dan Usaha Meminimalisir Kerusakan

Untuk mengetahui penyebab kerusakan sistem hidrolik pada

silinder hidrolik pada excavator kaiser s2 4x4 cross, maka diperlukan

diagram fishbone untuk mengetahui penyebab – penyebab lain yang

mengakibatkan kerusakan dengan menganalisa dari : (1) Manusia,

(2)Metode,(3)Mesin,(4)Material.

Tabel 4 Rangkuman Pembahasan Fishbone Diagram

Possible Root

Cause Discussion

Root

Cause

Manusia

Kesalahan install Unit dalam keadaan baru belum No

19

pernah di un-install

Kesalahan

perawatan

Mekanik tidak melakukan daily check

pada unit mengakibatkan adanya

eksternal leak pada sistem hidrolik

Yes

Metode

Salah dalam

mode operasi

Operator menggunakan mode H dalam

penggunaan unit No

Waktu operasi

yang lama

Hour meter melebihi jadwal

maintenance Yes

Load terlalu besar Matrial yang diangkat tidak melebihi

beban maksimal No

Mesin

Adust yang tidak

sesuai dengan

standar

Adjust main pump sudah dilakukan

oleh distributor No

Life time Hour meter unit sudah mencapai 5000

h No

Material

Kesalahan

penggunaan oli

Spesifikasi oli hidrolik sudah

menggunakan iso vg 68 No

Pelumasan Minyak pelumas tidak mencukupi Yes

3.6 Kerugian gaya pada cylinder hidrolik akibat kerusakan

Gambar 18 Sketch cylinder hidrolik

20

dimana :

S = Panjang langkah = 65 cm

D = Diameter piston = 8 cm

D rod = Diameter rod = 4,6 cm

Luas alas silinder hidrolik.

A (Luas penampang) = (1

4 . 𝜋. (𝐷𝟐 − 𝑑2)

= ( 0,7854 x ( 8𝟐 − 4,6𝟐)

= 33,646𝑐𝑚𝟐

a. Voume oli pada silinder hidrolik.

Volume oli = Luas penampang x Panjang langkah

V = A x S

= (1

4 . 𝜋. (𝐷2 − 𝑑2) x S

= 33,646 𝑐𝑚2 x 65 cm

= 2187 𝑐𝑚3

= 2,187 liter

Jadi volume oli yang dibutuhkah untuk menggerakan

cylinder hidrolik dengan kondisi memanjang penuh adalah

2,187 liter

b. Debit aliran dalam silinder hidrolik pada bucket ( Q )

Q = 𝐴 . 𝑆

𝑡

dimana :

S= Panjang langkah = 65 cm

T= Waktu yang ditempuh = 4.3 second (pada tabel 4.1)

maka :

Q = 𝐴 . 𝑆

𝑡

=33,646 𝑐𝑚𝟐 . 65 𝑐𝑚

4.3 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑

= 508,6 𝑐𝑚3/s

= 0,5086 liter/s

21

Jadi debit aliran oli hidrolik tanpa ada kerusakan adalah

0,5086 liter/s

c. Gaya pada cylinder hydraulic bucket

P = 𝐹

𝐴

Dimana :

P =15 Mpa = 150bar = 152,957kgf/cm2

A = Luas Penampang =33,646 𝑐𝑚𝟐

maka :

P = 𝐹

𝐴

F = P x A

= 152,957 kgf/cm2 x 33,646 𝑐𝑚𝟐

= 5146,39 kgf

Jadi gaya yang terdapat pada silinder hidrolik sebelum

ada kerusakan adalah 5146,39 kgf

d. Debit aliran dalam silinder hidrolik setelah mengalami

kerusakan

Q = 𝐴 . 𝑆

𝑡

dimana :

S = Panjang langkah = 65 cm

T = Waktu yang ditempuh = 6 second (pada tabel 4.1)

maka :

Q = 𝐴 . 𝑆

𝑡

= 33,646 𝑐𝑚𝟐 . 65 𝑐𝑚

6 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑

= 364,5 𝑐𝑚3/s

= 0,3645 liter/s

Jadi debit aliran oli hidrolik dengan kerusakan adalah 0,3645

liter/s

22

e. Gaya pada silinder hidrolik bucket saat terjadi kerusakan

P = 𝐹

𝐴

dimana :

P =12 mpa =120 bar=122,366 kgf/cm2

A = Luas Penampang = 33,646 𝑐𝑚𝟐

maka :

P = 𝐹

𝐴

F = P x A

= 122,366 kgf/cm2 x 33,646 𝑐𝑚𝟐

= 4117,13 kgf

Jadi gaya yang terdapat pada silinder hidrolik

dengan ada kerusakan pada rod adalah 4117,13 kgf

f. Kerugian debit aliran oli hidrolik pada silinder hidrolik

Debit aliran tanpa kerusakan – debit aliran dengan

kerusakan = 0,5086 liter/s – 0,3645 liter/s = 0,1441 liter/s

Maka kerugian debit akibat kerusakan sistem hidrolik pada

silinder hidrolik adalah = 0,1441

0,5086 x 100 % = 28.3 %

g. Kerugian gaya silinder hidrolik pada bucket

Gaya cyl. hidrolik tanpa kerusakan – gaya cyl. hidrolik

dengan kerusakan

5146,39 kgf - 4117,13 kgf= 1029,26 kgf

Maka kerugian gaya akibat kerusakan sistem hidrolik pada

silinder hidrolik adalah = 1029,2

5146,39 x 100 % = 20 %

3.7 Analisa Perhitungan Reaksi Tumpuan, Momen,Gaya Lintang

dan Gaya Normal

Diasumsikan batang rod mengalami pembebanan sebesar 1

ton dari arah horisontal dan dipusatkan pada tiga titik P1 (1 ton).

23

1. Komponen gaya horizontal

ΣH =0 HA = 0, HB = 0

ΣMB = 0

RYA . 65 – P1 . 32,5 = 0

RYA . 65 – 1 . 32,5 = 0

RYA . 65 – 32,5 = 0

RYA = 32,5 / 65 = 0,5 ton

ΣMA = 0

-RYB . 65 + P1 . 32,5 = 0

-RYB . 65 + 1 . 32,5 = 0

-RYB . 65 + 32,5 = 0

-RYB . 65 = -32,5

-RYB = -32,5 / -65

RYB = 0,5 ton

3. Komponen arah vertikal : ΣV = 0

RYA + RYB – P1 = 0

0,5 + 0,5 – 1 = 0

1 – 1 = 0

0 = 0

4. Daya Lintang

DA = RYA= 0,5 ton

DC = RYA – P1 = 0,5 – 1 = -0,5 ton

DB = RYA – P1 + RYB = 0,5 – 1 + 0,5 = 0 ton

5. Momen

MA = 0 ton.m

MB = 0 ton.m

MC = RYA . LC = 0,5 . 0,0325 = 0,016 ton.m

24

6. Gaya Normal

Karena ΣH = 0 , HA = 0 , HB = 0 maka gaya normal tidak ada

3.8 Pembebanan Kritis

Pcr = 𝜋2.𝐸.𝐼

𝐿2

L = 65 cm 65 mm

𝜋 = 3,14

E = 200 N/mm2

I = 46.400 Kg.mm2

Pcr = 𝜋2.𝐸.𝐼

𝐿2

Pcr = 3,142.200.46400

6502

= 9,8596 . 200𝑁 𝑚𝑚2 ⁄ . 46400 𝑘𝑔 𝑚𝑚2

422500𝑚𝑚2

= 216.561 N/mm2

3.9 Analisa Secara Teoritis

Dari analisa peniliti dilapangan didapat kerusakan cylinder

bucket adalah bengkoknya cylinder rod. Penyebab kerusakan ini

dengan menggunakan analisa perhitungan dan dengan hasil yang

telah diperoleh, jika tidak diberikan beban diluar standar spesifikasi

yang telah ditentukan oleh pabrik tersebut atau dealer maka tidak

akan sampai terjadi kebengkokkan pada cylinder rod tersebut.

Dengan analisa teoritis dan berdasarkan permasalahan

dilapangan, penyebab terjadinya kebengkokan untuk cylinder rod

bucket adalah pada sistem hidrolik dikomponen control valve.

Didalam control valve terdapat spool yang fungsinya adalah untuk

mengarahkan aliran fluida oli hidrolik didalam sistem, biasanya

lubang aliran oli didalam spool tersumbat oleh kotoran atau gram

besi akibat salah satu kompenen sparepart ada yang rusak karena

gesekan antara logam, sehingga menghambat aliran fluida didalam

sistem dan menyebabkan fungsi dari katup pembebas tekanan

25

(Directional control valve) jika terjadi tekanan balik dari sistem

tidak berfungsi dengan baik atau justru tidak berfungsi sama sekali.

Adapun penyebab lainnya seperti : pemakaian filter oli yang

sudah tidak layak atau melawati masa pemakaian, sehingga fungsi

penyaringan terhadap kotoran-kotoran tidak berfungsi dengan baik,

viskositas/kekentalan oli yang tidak baik, sehingga gesekan antara

dua logam tidak dapat didinginkan oleh oli hidrolik.

4. PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari hasil yang disesuaikan dengan analisa dan pembahasan

data teknis, maka dapat diambil kesimpulan bahwa kerugian gaya

setelah terjadi kerusakan pada silinder bucket sebesar 1029,26 kgf

atau sebesar 20% dengan kerugian debit aliran sebesar 0,1441 liter/s

atau sebesar 28.3%.

dimana penyebab Kerusakan (Buckling) ini yaitu :

1. Pemberian beban yang diluar standar spesifikasi yang telah

ditentukan dari pabrik atau dealer.

2. Pada control valve, didalam control valve terdapat spool yang

berfungsi untuk mengarahkan aliran fluida oli hidrolik tidak

berfungsi dengan baik, dikarenakan lubang aliran oli didalam spool

tersumbat oleh kotoran.

3. Masa pemakaian filter oli yang sudah melewati jangka waktu

pemakaian, sehingga penyaringan terhadap kotoran tidak berfungsi

dengan baik.

4. Faktor yang tidak disengaja misalnya rod terbentur benda keras.

4.2 Saran

1. Lakukanlah perawatan sesuai prosedur yang telah ditentukan.

2. Lakukan penggantian oli sesuai SAE nya dan setiap 4000 – 5000

jam kerja.

3. Pemahaman terhadap perawatan seperti harian, mingguan hingga

bulanan harus di pahami oleh seorang operator alat.

26

PERSANTUAN

Puji syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang telah melimpahakan

rahmat dan karunia-Nya,sehingga penyusunan naskah publikasi dengan judul

“ANALISA BUCKLING PADA ROD BUCKET DI SISTEM HIDROLIK

SPIDER EXCAVATOR KAISER S2 4X4 CROSS” dapat diselesaikan dengan

baik atas dukungan berbagai pihak. untuk itu pada kesempatan ini, penulis

menyampaikan terima kasih kepada :

1. Kedua Orang Tua Tercinta Bapak (Partoyo) dan Ibu (Suparni), yang telah

mencurahkan kasih sayang, cinta, tenaga, dukungan, dan do’a yang tulus

untuk keberhasilan ananda. Hanya do’a dan ucapan terimakasih yang

bias ananda berikan. Ananda berjanji suatu hari nanti akan membuat

bangga ibu dan bapak.

2. Sekolah Vokasi yang telah memberikan ilmu dan pengalaman yang dapat

penulis terapkan di dalam pelaksanaan program OJT dan selanjutnya di

dunia kerja

3. Bapak Dr.Supriyono selaku Dosen pembimbing tugas akhir yang telah

bersabar memberikan saran dan koreksi kepada penulis

4. Segenap keluarga PT. ALTRAK 1978 yang telah memberikan ilmu dan

pengalaman pada saat OJT sehingga penulis dapat banyak belajar.

5. Darti Ervina yang senantiasa mengingatkan dan memberi nasehat.

Terimakasih telah menjadi penyemangat dan pendengar yang baik.

6. Saudara-saudara Teknik Mesin angkatan 2013 khususnya anggota Kos

Ngundi Ilmu yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, terimakasih atas

persahabatan layaknya saudara, kepedulian, keceriaan, dan semangat

yang kalian berikan.

DAFTAR PUSTAKA

http://etd.repository.ugm.ac.id/index.php?mod=penelitian_detail&sub=Peneli

tianDetail& act=view&typ=html&buku_id=65481 (13desember 2017)

Popov. E.P, Astamar. Z. 1984. Mekanika Teknik (mechanics of

materials).Erlangga : Jakarta. Cara Kerja Sistem Hidrolik, http

://intisawit.blogspot.com/2012/05/cara-kerja-sistem-hidrolik.html

27

(16 september 2017)

Hydraulic cylinder, https://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_cylinder

(03november 2017)

http://dunia-alat-berat.blogspot.co.id/2011/11/seputar-hydraulic-hose.html

(16 november 2017)

http://hydroservgroup.com/index.php?sub=10&list=53 (16 desember 2017)

Vokasi,T.P (2013).Hydraulic System. Surakarta :Sekolah Vokasi

Vokasi,T.P (2013).Basic Trouble shooting. Surakarta :Sekolah Vokasi